一種集砂型油井出砂量測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種集砂型油井出砂量測量裝置。主要解決了油井正常生產(chǎn)狀態(tài)下測量井下各產(chǎn)層的出砂量情況困難的問題。所述的扶正片（1）下方設(shè)置有集砂器（2），集砂器（2）與外圍套管之間構(gòu)成環(huán)形流體通道（3），所述的集砂器（2）下方設(shè)置有進(jìn)砂口（4），所述的進(jìn)砂口（4）下方連接測量通道（5），測量通道（5）下方出砂口（7）位置內(nèi)設(shè)置有超聲波探頭（6）。具有測量效果好、使用方便的特點(diǎn)。
【專利說明】
一種集砂型油井出砂量測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及油田測井領(lǐng)域，用于產(chǎn)出井出砂量測量，具體是一種集砂型油井出砂量測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]油井出砂原因較多，大致包括未膠結(jié)地層、地層流體的運(yùn)動;水溶解地層中的膠結(jié)物降低固結(jié)強(qiáng)度;地層壓力下降，使膠結(jié)物和巖石破碎;濫用酸化等措施，使膠結(jié)物破壞;生產(chǎn)時抽吸過大或過快。油氣層出砂具有很大的危害，可直接導(dǎo)致產(chǎn)層被埋，降低了產(chǎn)量甚至停產(chǎn)，同時也能導(dǎo)致油井損壞;如何在油井正常生產(chǎn)狀態(tài)下測量井下各產(chǎn)層的出砂量情況是油田地質(zhì)工程師迫切需要的技術(shù)；由于井下油、氣、水三相并存，其流動狀態(tài)非常復(fù)雜，油、氣、水三相流的測量本身就是一項(xiàng)技術(shù)難題，加之砂粒的比重大于水，其運(yùn)動方向與流體流動方向相反，混合測量難度進(jìn)一步加大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明提出了一種能夠在油井正常生產(chǎn)狀態(tài)下測量井下各產(chǎn)層的出砂情況的集砂型油井出砂量測量裝置。
[0004]技術(shù)方案:一種集砂型油井出砂量測量裝置，包括扶正片、集砂器、環(huán)形流體通道、進(jìn)砂口、測量通道、超聲波探頭、出砂口，所述的扶正片下方設(shè)置有集砂器，集砂器與外圍套管之間構(gòu)成環(huán)形流體通道，所述的集砂器下方設(shè)置有進(jìn)砂口，所述的進(jìn)砂口下方連接測量通道，測量通道下方出砂口位置內(nèi)設(shè)置有超聲波探頭。
[0005]進(jìn)一步的，所述的集砂器是能隨扶正片撐起和收回的布質(zhì)漏斗形狀；
進(jìn)一步的，所述的超聲波探頭其聲導(dǎo)端面是錐面，錐角是90° ;
進(jìn)一步的，裝置外徑28 mm;裝置長度900 mm;超聲波探頭發(fā)射頻率是2兆赫茲，超聲波探頭外徑是20mm;測量通道內(nèi)徑是25mm，集砂器撐起后其外徑是105mm。
[0006]有益效果是:通過采用本發(fā)明的技術(shù)方案，將井內(nèi)下沉的砂粒與油、氣分離，在獨(dú)立空間內(nèi)對砂粒進(jìn)行測量，測量傳感器使用高靈敏度超聲波多普勒探頭，能夠?qū)ξ⒘可傲＿M(jìn)行測量，測量裝置由油井的油管和套管之間的環(huán)形空間下井，從而能夠在油井正常生產(chǎn)狀態(tài)下測量井下各產(chǎn)層的出砂情況。
【附圖說明】
[0007]圖1為發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖中，1-扶正片2-集砂器3-流體通道4-進(jìn)砂口 5-測量通道6_聲探頭7_出砂
□ O
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0010]由圖1所示的一種集砂型油井出砂量測量裝置，包括用于使儀器在套管內(nèi)居中的扶正片1、集砂器2、環(huán)形流體通道3、進(jìn)砂口4、測量通道5、超聲波探頭6、出砂口7，所述的扶正片I下方設(shè)置有集砂器2，集砂器2與外圍套管之間構(gòu)成環(huán)形流體通道3，所述的集砂器2下方設(shè)置有進(jìn)砂口 4，所述的進(jìn)砂口 4下方連接測量通道5，測量通道5下方出砂口 7位置內(nèi)設(shè)置有超聲波探頭6。
[0011]作為本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述的集砂器2是能隨扶正片撐起和收回的布質(zhì)漏斗形狀；
作為本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述的超聲波探頭6其聲導(dǎo)端面是錐面，錐角是90° ;
作為本發(fā)明的一個實(shí)施例，裝置外徑28 mm;裝置長度900 mm;超聲波探頭6發(fā)射頻率是2兆赫茲，超聲波探頭6外徑是20mm ；測量通道5內(nèi)徑是25mm，集砂器2撐起后其外徑是105mm。
[0012]具體的，裝置采用定點(diǎn)測量方式，測量點(diǎn)選擇為各層位的下方。設(shè)由上至下各層依次表示為I..η;每個測點(diǎn)的測量值表示為;各層的出砂量可表示為:
Q-Qns-Q(n-l)s
工作時首先集砂器隨扶正片撐起，上行的油泡由集砂器與套管構(gòu)成的環(huán)形流體通道3向上流動。相對集砂器內(nèi)部而言，集砂器與套管構(gòu)成的環(huán)形流體通道3是一個高流壓區(qū)，因此下沉的砂粒落入集砂器2構(gòu)成的低壓區(qū)域內(nèi)，并由進(jìn)砂口4進(jìn)入測量通道5內(nèi)，然后被超聲波探頭6探測并測量，最后由出砂口7流出，完成單個測點(diǎn)的測量。
[0013]超聲波多普勒探頭是發(fā)射和接收一體化結(jié)構(gòu)，采用中心圓發(fā)射外圓環(huán)接收方式，其聲導(dǎo)端面是錐面，錐角是90°，能夠有效避免砂粒沉積。通常砂粒粒徑低于0.4mm，超聲波探頭外徑是20mm，測量通道內(nèi)徑是25mm，因此砂粒能夠順利由出砂口流出。由于集砂器與套管構(gòu)成的環(huán)形流體通道的截面積是超聲波探頭與測量通道構(gòu)成的環(huán)形截面積的20余倍，因此測量通道相當(dāng)于阻流區(qū)，加之油泡的滑脫效應(yīng)，向上流動的油、氣、水三相自然選擇集砂器與套管構(gòu)成的環(huán)形通道作為流道，測量通道內(nèi)基本是砂粒在水中的自由落體運(yùn)動，其速度保持不變。
[0014]超聲波多普勒探頭測量井下下沉砂粒量是基于超聲波多普勒原理。探頭發(fā)出連續(xù)固定頻率超聲波，超聲波遇到障礙物會發(fā)生反射，如果障礙物是運(yùn)動物體，并且其運(yùn)動方向與超聲波的傳播方向非垂直，則會發(fā)生多普勒效應(yīng)，反射波頻率發(fā)生變化，并且如果障礙物運(yùn)動方向與超聲波的傳輸方向相對，則反射波頻率增加，因此，如果在測量通道內(nèi)有砂粒下落，則由砂粒反射回來的超聲波的頻率增加，而由固定管壁等反射回來的超聲波的頻率與發(fā)射頻率一致。反射波由探頭接收后輸出是多頻電壓信號，將此多頻電壓信號與發(fā)射頻率電壓信號進(jìn)行混頻，則只剩下以發(fā)射頻率與反射頻率之差為函數(shù)的電壓信號，該電壓信號的幅度即表示了下落砂粒的數(shù)量，用公式表示為:
Qs = KSum[Vi (f7 -fo)]
F是反射信號頻率由是發(fā)射信號頻率;K是修正系數(shù);Sum是求和函數(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集砂型油井出砂量測量裝置，包括扶正片(I)、集砂器(2)、環(huán)形流體通道(3)、進(jìn)砂口(4)、測量通道(5)、超聲波探頭(6)、出砂口(7)，其特征在于:所述的扶正片(I)下方設(shè)置有集砂器(2)，集砂器(2)與外圍套管之間構(gòu)成環(huán)形流體通道(3)，所述的集砂器(2)下方設(shè)置有進(jìn)砂口(4)，所述的進(jìn)砂口(4)下方連接測量通道(5)，測量通道(5)下方出砂口(7)位置內(nèi)設(shè)置有超聲波探頭(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集砂型油井出砂量測量裝置，其特征在于:所述的集砂器(2)是能隨扶正片撐起和收回的布質(zhì)漏斗形狀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集砂型油井出砂量測量裝置，其特征在于:所述的超聲波探頭(6)其聲導(dǎo)端面是錐面，錐角是90°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集砂型油井出砂量測量裝置，其特征在于:裝置外徑28mm;裝置長度900 mm;超聲波探頭(6)發(fā)射頻率是2兆赫茲，超聲波探頭(6)外徑是20mm;測量通道(5)內(nèi)徑是25_，集砂器(2)撐起后其外徑是105_。
【文檔編號】E21B47/00GK105927207SQ201610262071
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】莊海軍, 袁智惠, 劉慧東, 周家強(qiáng), 賁亮, 李楠, 張勇余, 吳恩明, 高晗
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司, 大慶油田有限責(zé)任公司